PLC在电厂输煤程控系统中的运用

第一篇：PLC在电厂输煤程控系统中的运用

PLC在电厂输煤程控系统中的运用

国电开远发电有限公司 张 勇 引言

PLC是80年代发展起来的一种新型的电器控制装置，它的诞生给工业控制带来了一次革命性的飞越。它将传统的继电器控制技术和计算机控制技术融为一体，具有灵活通用、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、功能强大、易于实现机电一体化等显著优点，已经广泛应用于工业生产的各种自动控制过程中。

电厂输煤系统是电力生产过程中非常重要的外围辅机系统，输煤控制系统具有控制设备多、工艺流程复杂、设备分散等特点，沿线环境条件恶劣，粉尘、潮湿、振动、噪音、电磁干扰等都比较严重，传统的强电集中控制方式已不能适应大型火电厂输煤系统自动化的要求，PLC程控方式由于其自身优点，目前在国内大型火电厂输煤系统中已逐渐取代常规的强电集中控制方式，成为大型火电厂输煤程控系统的核心。国电开远发电有限公司的输煤程控系统中，PLC的优良性能得到充分体现。系统概述

国电开远发电有限公司(2*300MW)输煤程序自动化控制系统，包括程控和监控两大部分，用于操作员在燃运集中控制室内实现对整个输煤系统的控制和监视。该程控系统主要由PLC程控系统和工业电视监控系统两部分组成。工业电视监控系统主要是用于程控运行人员在集控室监视现场设备工况，且工业电视监控系统可实现与PLC程控系统之间的报警联锁，即当某个监视区域发生故障报警时监视系统可自动切换到该监视点，从而实现在最短的时间内观察到现场故障情况，及时掌握重要信息，为系统的操作、维护提供了极大方便。系统组成 3.1 PLC程控系统

PLC控制系统是该程控系统的核心，其采用工控机为上位机、PLC系统为下位机的两级控制模式，上、下位机均分别采用双机热备形式，以确保在万一有一台PLC主机或一台监控用工控机发生故障或死机的情况下，整个系统仍可照常运转。(1)上位机

上位机采用研华工控机，共设2台，分别用于程控部分的操作和监视。系统软件基于WindowsNT4.0(加装中文之星)，并配以美国AB公司RSView32人机接口软件。(2)PLC PLC选用美国Allen-Bradley公司PLC-5/40系列，采用RSLogix5软件编程。CPU(型号1785-L40C15)采用双机热备，除本地站外设10个远程站，其中5个在控制室，3个在煤仓层、2个在油泵房。(3)通讯方式

本地站与远程站之间通过屏蔽双绞线(AB公司1770-CD10)通讯，采用双缆备用方式，上位机与下位机之间通过屏蔽同轴电缆(AB公司1786-RG6)构成CONTROLNET网进行通讯。系统结构如图1所示。

图1 PLC程控系统结构框图

PLC远程站配置有数字量输入(AB公司16点数字输入模板1771-IMD)、输出模块(AB公司16点数字输出模板1771-OBD)和模拟量输入(AB公司8点模拟输入模板1771-IFE)、输出模块(AB公司4点模拟输出模板1771-OFE2)。

数字量输入模块接受220VAC的输入信号，数字量输出模块输出电压为24VDC，用于驱动输出继电器，输出信号再通过继电器节点输出。

另外系统内一次元件主要由皮带保护元件和煤仓料们检测元件两部分组成，其中皮带保护元件包括:皮带跑偏开关、事故拉绳开关、速度开关、纵向撕裂保护装置、断带保护装置和堵煤信号发生器;煤仓料位检测元件包括:高料位开关和超声波料位计。

皮带跑偏开关采用两级防水型，沿皮带两侧布置;事故拉绳开关采用双向防水自动复位型，沿皮带两侧布置;速度开关采用两级型，布置在每条皮带头部，共计16台;皮带纵向撕裂保护装置29台，布置在每条皮带下部;2台断带保护装置布置在较长且倾斜度较大的6号甲乙皮带上;堵煤信号发生器采用阻旋式料位开关，布置在落煤管上，共计14台。高料位开关采用阻旋式，每个原煤仓设4个，分别布置在原煤仓落煤口旁，共计32个;超声波料位计由8个换能器、1个显示单元、1个输出单元和1个手持编程器四部分组成，显示单元、输出单元和手持编程器安装在煤仓层#2I/O柜内，换能器安装在每个原煤仓的顶部中间。

3.2 工业电视监控系统

监控部分采用矩阵切换箱为下位机、上位机(工控机)的两级控制方式。(1)上位机

上位机采用1台ICS工控机，操作软件使用基于Windows的王者之剑168。(2)下位机

下位机的矩阵切换箱为美国Sensormatic公司的AD168系列(型号AD168R24-12)，S3编程软件。工控机完成监控部分的操作和编程，矩阵切换箱完成图像的切换、巡视。工控机与矩阵切换箱之间通过串行口进行通讯。(3)矩阵切换箱

矩阵切换箱为模块式结构，由电源模块、中央模块、控制码模块、输入模块和输出模块组成。本系统为24路输入、12路输出。如果需要，可进行扩充。控制室内布置4台松下25时彩色电视机，用于显示图像。四画面分割器能将4路视频输入信号同时在1台监视器上显示，本系统配置了2台四画面分割器。

在生产现场，本系统布置了22台彩色摄像机，其中14台配置了定焦自动光圈镜头，6台配置了6倍变焦自动光圈镜头，2台配置了10部变焦自动光圈镜头。所有摄像机都有防护罩保护，22台摄像机中有还8台还配置了云台，其它14台不带云台。整个监控系统的云台转动控制、变焦镜头调焦控制均由控制室的计算机加PLC来完成。系统功能 4.1 程控系统功能

程控系统提供了对运煤和配煤系统及其所有设备进行操作、监视、管理所需要的一些软、硬件条件和功能。

(1)运煤控制系统的运行方式

运煤控制系统的运行方式分为:自动程序、远方手动和就地手动;a)自动程序:按PLC设置的程序,通过工控机操作实现;b)远方手动:通过PLC和工控机对全部运煤和配煤设备实现—对应的操作;c)就地手动:不经过PLC,仅能在就地MCC柜上操作。

本程控系统完成其中前两种运行方式。自动程序方式是主要的运行方式。操作员能选择一个完整和合适的路径，以便将煤从运煤火车运送至煤场或直接运送至煤仓，或者从煤场运至煤仓。只有当选择合适的和完整的路径，且所有信号表明允许启动，并显示预启成功后，才允许操作员使用“系统自动启动”。(2)配煤控制系统的运行方式

配煤控制系统的运行方式分为:自动配煤、远方手动配煤和就地手动配煤。a)自动配煤按PLC设置的程序,通过工控机操作实现;b)远方手动配煤通过PLC与工控机对各犁煤器实现一一对应的操作;c)就地手动配煤不经过PLC,仅能在就地操作箱上操作。

本程控系统完成其中前两种运行方式。自动配煤是主要的配煤方式。操作员在CRT上调出“配煤”画面，通过鼠标选择尾仓和旁路仓。每个仓对应四台犁，一侧两台，自动配煤按如下顺序进行:先顺序给低煤位仓配煤，配一定数量的煤，消除煤仓低煤位状态，正常情况下对低煤位信号的加仓采用单数犁，只有当单数犁为检修或落犁失败时才启用双数犁;所有低煤们信号消失后，再进行顺序配煤，首先启动每个仓的单数犁配仓，按顺煤流方向依次给每个仓配满，再转入双数犁按顺煤流方向依次给每个仓配煤，尾仓配满后重复第一个过程，用单数犁继续配仓，循环往复，操作员可视机组运行需要和仓满情况，结束流程停车;顺序配煤过程中，如果又出现低煤位仓，则停止原煤仓顺序加仓程序，优先为低煤位仓配煤，待低煤位信号消失后五分钟再转入顺序加仓程序;尾仓的双数犁一直保持落下，只有此犁设为检修时启动单数犁落下。在自动配煤过程中自动配煤过程中自动跳过高煤位仓、旁路仓和尾仓以后的仓。

系统内所有设备的状态都能在CRT上明确、醒目地指示出来，使操作员一目了然。且系统为操作员提供了方便、及时、详尽、清楚的报警管理功能，为操作员提供了实时的和历史的数据记录和查询。

4.2 监控系统功能

工业电视监控部分是为运煤集中控制室内的操作员提供各个摄像机获得的图像，以便直观地监视输煤系统各设备的运行状况。通过矩阵切换箱,操作员可实现自由切换、成组切换和自动巡视，即任何一个摄像机的图像可以在任何一个监视器上显示，任意若干个摄像机的图像可以在任一个监视器上循环显示，循环周期可调节。通过编程还可设置在监视器上显示的内容，包括日期、时间、摄像机符号和号码等。CRT上显示的实时图像可以静像方式显示，并可储存在磁盘或从磁盘取出观察，操作员可以在CRT上方便地操作云台的转动和镜头的调焦。

4.3 设备联锁功能 所有的运煤设备按工艺要求进行联锁，联锁按下列方式进行:(1)启动时按逆煤流方向，从最后一条皮带(及相关设备)开始依次启动，直到第一条皮带(及相关设备)启动后，才开始供煤，每条皮带启动前须响铃30s;(2)停运时按顺煤流方向，先停供煤设备，然后从第一台至最后一台设备依次停止，每台设备之 间按预定的延时时间发停机命令，即要求前面设备的余煤清除后再停止其运行，其中碎煤机、除铁器均需另延时停机。

故障时，故障点及其上游设备瞬时停机，故障点下游设备保持原工作状态不变。待故障解除后，可从故障点向上游重新启动设备，也可以在故障未障未解除时，从故障点向下游开始延时停设备。联锁能阻止任何设备超出顺序的启动。当系统采用自动程序方式运行时，必须按上述联锁关系启停设备。当系统采用远方手动方式运行时，可以解除某个设备的联锁，以便对该设备进行试验操作，当有设备被解除联锁时，CRT上有报警显示，此时操作员应十分小心。在CRT上及操作台都设有“紧急停止”按钮，当出现危害设备或对人身产生危险的故障时，系统应立即停止，操作“紧急停止”按钮能立即停止除碎煤机以外的其它设备。

系统启动时的联锁关系的依据主要是电动三通的位置，即三通通哪一路，哪一路即应联锁，所以系统启动前，电动三通的位置必须正确。参加联锁的设备包括各皮带输送机、翻车机、堆取料机、筛煤机和碎煤机，其联锁关系是上一级设备没有运行时下一级无法启动，上一级设备停止时下一级也马上停止。考虑到设备的检修等特殊情况，允许皮带输送机、筛煤机或碎煤机解除联锁。当设备解除联锁时，会以报警的形式提醒操作员，卸船机和堆取料机在此无法解除联锁。系统停止时的联锁关系依据主要是操作员所选择的运行方式，所以在系统启动前，应选择正确的运行方式。无论是手动或自动，操作员都应正确选择运行方式，在手动操作时，电动三通的操作也必须与所选的运行方式一致。结束语

国电开远发电有限公司PLC输煤程控系统运行两年多来，功能完备、性能可靠、维护简便，对于电厂安全、经济地运行起到了良好的作用。同时，这也说明PLC技术在电力工业自控系统中的应用日益成熟，发展前景非常广阔。

参考文献

1.《国电开远发电有限公司三期(2×300MW)扩建工程输煤程控系统技术协议》；

国电开远发电有限公司

云南省电力设计院

湖南湘计先步信息系统有限公司 二○○六年元月

2.《国电小龙潭发电厂输煤系统程序控制检修工艺规程》（Q/XLT 1.03.06.02—2005），编写人：王琳、李福泰、张勇。

作者简介

张勇(1992年08月至今)男

电厂检修类工程师

长期从事输煤系统机械化与自动化专业的运行与检修管理工作。

第二篇：PLC在电厂输煤程控系统中的运用

PLC在电厂输煤程控系统中的运用 国电开远发电有限公司张勇 1 引言

PLC是80年代发展起来的一种新型的电器控制装置，它的诞生给工业控制带来了一次革命性的飞越。它将传统的继电器控制技术和计算机控制技术融为一体，具有灵活通用、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单、使用方便、功能强大、易于实现机电一体化等显著优点，已经广泛应用于工业生产的各种自动控制过程中。

电厂输煤系统是电力生产过程中非常重要的外围辅机系统，输煤控制系统具有控制设备多、工艺流程复杂、设备分散等特点，沿线环境条件恶劣，粉尘、潮湿、振动、噪音、电磁干扰等都比较严重，传统的强电集中控制方式已不能适应大型火电厂输煤系统自动化的要求，PLC程控方式由于其自身优点，目前在国内大型火电厂输煤系统中已逐渐取代常规的强电集中控制方式，成为大型火电厂输煤程控系统的核心。国电开远发电有限公司的输煤程控系统中，PLC的优良性能得到充分体现。2 系统概述

国电开远发电有限公司(2*300MW)输煤程序自动化控制系统，包括程控和监控两大部分，用于操作员在燃运集中控制室内实现对整个输煤系统的控制和监视。该程控系统主要由PLC程控系统和工业电视监控系统两部分组成。工业电视监控系统主要是用于程控运行人员在集控室监视现场设备工况，且工业电视监控系统可实现与PLC程控系统之间的报警联锁，即当某个监视区域发生故障报警时监视系统可自动切换到该监视点，从而实现在最短的时间内观察到现场故障情况，及时掌握重要信息，为系统的操作、维护提供了极大方便。3 系统组成 3.1 PLC程控系统

PLC控制系统是该程控系统的核心，其采用工控机为上位机、PLC系统为下位机的两级控制模式，上、下位机均分别采用双机热备形式，以确保在万一有一台PLC主机或一台监控用工控机发生故障或死机的情况下，整个系统仍可照常运转。

第三篇：PLC在电厂输煤程控系统中的应用

安徽理工大学2007级电气自动化

PLC在电厂输煤 程控系统中的应用

2007级电气自动化专业

张 健

安徽理工大学2007级电气自动化

PLC在电厂输煤程控系统中的应用

张健 邮编：232098

【摘 要】：本文介绍了输煤系统的工作原理和特点，对本系统使用的软、硬件进行了说明，讲述了远距离通讯的网络构成，以及多个三通挡板的使用令系统更具有灵活性和高效率。

【关键词】：电动三通挡板；自动；热备；通讯

一、PLC概述

为缓解我国电力供应严重不足的现状，许多大容量的火电厂在全国各地纷纷投入建设和使用，因此对煤炭的需求量也就越来越大，对输煤等公用系统的自动化控制要求也就越来越高。

安徽某发电厂2×600MW机组自动控制系统由两类控制设备组成：主控部分（包括锅炉、汽机和发电机等）使用的是西屋公司的DCS控制系统；公用部分（包括输煤、化水和除灰等）使用的是施奈德公司生产的昆腾系列PLC程控器，上位软件使用的是iFix3.5。.可编程控制器从功能上可以分为三个部分：输入、处理及输出。另外，为了能方便的使用PLC，PLC还常配有编程器、图形编程器、磁带机、打印机等外部设备，它们可以通过总线或标准接口和PLC相连接。PLC的基本组成，也就是可以工作的系统组成，由中央处理单元（CPU）、编程器、I/O模块与电源构成。在小型或微型PLC中，除电源、编程器外，其余部分都集中于一个单元或模块中，因此使用起来十分方便。PLC与图形编程器、打印机、软盘驱动器、磁带机和

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个人计算机等相连接，可构成PLC扩展系统。

1.PLC的工作原理：

PLC是采用循环扫描方式工作的。即PLC的一个循环工作过程大致可以分为：执行用户程序、I/O状态刷新、编程器服务、监控定时器复位及附加强制I/O服务等几个部分。

1.1执行用户程序

执行用户程序，即CPU从首地址0000开始按次序逐个扫描所有存储器地址，执行全部用户程序。

1.2 I/O刷新

执行完用户程序后，所有的运算结果都存放在I/O状态表中，要实现PLC控制，必须将传感器信号存入输入状态表，将要控制的信号从状态表上送到执行元件上，上述动作称为I/O刷新，PLC每执行一个循环，则执行一遍I/O刷新。

1.3编程器服务

如果PLC有编程器，就要进行编程器服务，即输入程序、调试、检查程序。

1.4故障检测

在编程器服务后，CPU进行对内部硬件检查，并使监控定时器服位。监控定时器是一个预置一定时间的专用定时器，它的作用是确保存储器或内部线路的故障不致引起CPU进行无限次循环。如果在一定时间之内没有扫描完，将封锁硬件，切断输出。

当内存检查结束后，CPU回到扫描的开始端，继续从0000地址开始按序扫描逻辑运算，这样的循环操作从CPU通上电开始，一直到CPU断电为止。

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由于PLC对一个梯级的求解结果，可立即用于后面的逻辑运算，它消除了复杂逻辑的内部竞争问题，用户不必考虑继电器动作的时间延迟，也不必考虑继电器触点的使用数量。

二、MODICON PLC 软硬件介绍 1.控制器硬件

本系统使用了两台型号是67-160的CPU。两个CPU分别安装在两个机架上，互为热备用，先上电的CPU为主。为了避免同时失电，两个机架的电源分别取自厂用电和UPS电源。两个CPU中的程序完全一样，采集信息、处理程序、发出命令由主CPU完成，备用CPU在实时跟踪主CPU工作。一旦主CPU失电或者通讯中断，备用CPU将代替主CPU继续完成工作。

主机通过以太网同PC机相连进行数据交换，其下面带的3个本地I/O机架通过ControlNet网与主站相连（ControlNet网为冗余配置），由CPU通过判断采集的输入信号，经过预先编制好的程序进行运算处理后，再通过输出模块发出命令，来达到控制的目的。

2.控制器软件

本系统的上位监控软件选用的是Intellution公司的iFix3.5作为开发平台，利用该软件的变量存档编辑器和水晶报表设计器，可以很方便地为运行用户过程数据生成用户档案并生成报表。利用ODBC功能，把所有设备的报警和人员的操作都记录下来，通过声音通知操作人员，以便使操作人员能够立即进行处理，并给日后事故原因的分析创造有利条件.下位机控制软件使用UNITY-PRO3.3，同时具有硬件配置功能。逻辑控制使用梯形结构搭构，程序的可读性很强，方便用户在线或是

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离线分析故障。

三、系统控制 1.生产流程图

输煤系统的主要功能是把通过火车和汽车等交通工具运送到火车卸煤沟和汽车卸煤沟的煤炭，通过一系列运送设备运达原煤仓的过程。由于该电厂发电机组容量大，并且是两台机组公用一套输煤系统，对煤炭的需求量非常大，为了避免一条上煤通路成为瓶颈，耽误正常生产，设计了两条上煤通路，一路运行，一路备用，也可以两条通路同时运行，分别向两个不同的目的地运煤。整个输煤程控系统的监控画面总体分为六大类:系统流程、系统配煤、趋势曲线、报警系统、流程控制、辅助画面、报表管理。

2.控制设备

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本套输煤系统的控制对象有：皮带机16条。斗轮堆取料机2台，滚轴筛2台，环式碎煤机2台，清水泵2台，振动器30台，刮水器2台，电动三通挡板16台，入炉煤取样器2台，除尘器15台，叶轮给煤机4台，盘式电磁除铁器2台，带式电磁除铁器8台，皮带采样装置2台。程控系统所有的输入、输出信号均通过继电器隔离，以提高系统的抗干扰能力并保护PLC模块以避免大电流信号的进入而损毁。

3.流程控制

自动启动时，按照逆煤流方向顺序启动设备；自动停机时，按照顺煤流方向延时停止设备；当某一设备出现事故跳闸时，由故障设备开始进行逆煤流跳闸（除铁器、电子皮带秤、取样器不参与跳闸）。并且本系统允许有多个流程在运行中，但不允许同时操作两个及以上流程启动或停机。当有两条流程在运行时，如果其中一条流程的某一设备出现故障造成此流程设备联跳时，不能影响另一条正在正常工作的流程。具体设备的位置和流程顺序参看生产流程图.在系统投入自动启动前，需要进行流程选择。如果两个流程同时选择了一个设备，则会发出报警。

3.1皮带机的控制

无论是手动还是自动启动皮带机前，都要先响警铃20秒，通知在皮带周围的人员尽快远离，以免发生事故。皮带机是输煤系统的主要运输设备，因此对它的保护和要求也就相应的多了一些。在皮带机两侧设事故拉线开关，巡检人员发现皮带及其附近设备有异常情况时，可直接拉事故拉线，使皮带停止。

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皮带重跑偏、纵向撕裂、打滑、管道堵煤等信号都直接进入了PLC，一旦其中某一个事故出现时，都要使皮带机立即停止。但是为了避免由于这些事故的假信号影响正常上煤，还设置了一些屏蔽这些信号的键，当操作人员能够确认某个信号为误动作时，就可以使用屏蔽键令这个信号不起作用，等信号处理好后，要马上恢复此信号的功能，以免造成更大的损失。参看“一号A皮带控制状态”图，本设备的所有控制和状态都可以在这一幅图中显示出来。本系统对每个设备都设置了一个“检修”键，当现场设备需要检修时,在上位机中设定此设备为“检修”状态，则PLC控制程序禁止此设备运。

3.1皮带机跳闸逻辑

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3.2电动三通挡板的控制

为了使上煤系统更加灵活，设置了16个电动三通挡板，并且要求其参与系统联锁，且能就地、程控操作。在自动工作状态下，当按下预启动键时，三通挡板根据选定的在其前后两条皮带的位置，自动完成通A路或通B路的动作（例如现在选中的是1#A皮带和2#B皮带，按下预启动键后，1#三通挡板就自动打在了通B路的位置上），为下一步的程启做好准备。

但是由于种种原因，A、B路到位信号有可能在使用过一段时间后失灵，因此就又增加了A路通到位和B路通到位的假信号，在到位信号失灵后替代实际信号工作。

3.2斗轮机的控制

两个斗轮机分别在两个煤厂，负责煤厂煤炭的堆取工作。在机组使用煤炭量较少时，利用斗轮机的堆料功能，配合5#A、7#A皮带正转，把卸煤沟的煤炭存储在煤厂中；当锅炉使用大量煤炭时，利用斗轮机的取料功能，配合5#A、7#A皮带反转，把存储在煤厂中的煤炭运往原煤仓。

3.3滚轴筛的控制

滚轴筛位于8#皮带和9#皮带之间，其作用是把煤炭进行筛分，筛下物直接落到9#皮带运往原煤仓，筛上物通过11#皮带和碎煤机进行破碎后返回煤厂。当滚轴筛出现故障时，煤炭直接从8#皮带落在9#皮带上运往原煤仓，可保证原料的供应不会因为滚轴筛的故障而停止。

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在自动配煤方式下，当输煤系统发出“程启”操作后，配煤皮带（8号A、B）即先运行。当配煤皮带出现运行信号后，首先按照煤仓的顺序进行检测，从第一仓开始进行顺序配煤，将所有煤仓配至高煤位。此时如果某些仓不使用，则需要把这些仓置于停用状态，这样在轮到这个仓配煤的时候，就会把它跳过去，继续为下一个仓配煤。当所有仓都处于高煤位时，配煤就完成了。手动配煤是由操作人员根据现场的煤位，在上位机上手动操作小车的运行/停止，卸料/直通，定点/连续等功能，完成原煤仓的配煤工作。

四、结束语

这套系统目前已经运行了两年时间了，根据实际的运行情况证明：整个系统安全可靠，稳定性高，控制灵活性强。随着计算机和PLC技术的提高，输煤系统的自动化水平也在不断提高，目前已经做到了把相对分散的各个设备统一集中到一起控制的情况，几乎涵盖了全部的设备，这其中大部分设备可以自动顺序启/停，个别设备只能够上位机手动操作，表明了目前自动化水平的提高。相信随着我国电力工业的发展和计算机、PLC硬件及软件水平的不断提高，程序控制作为输煤系统的主要控制方式，在火力发电厂将得到更加广泛的应用

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参考文献：

1.《可编程序控制器的应用技术与实例》

编写：袁任光 华南理工大学出版社 2001 2.《电器与PLC控制技术》 编写：张万忠 刘明芹 2003 3.施耐德电气公司.Modicon Ladder Logic Block Library User Guide.1996.4 4.田集电厂一期输煤系统自动流程操作规程 编写：上海工业自动化仪表研究所 2007

第四篇：PLC技术在电厂输煤程控系统中的应用

作者简介：葛建刚（1974-），男，初级职称，大学专科，主要研究方向：电厂燃料输煤系统。

摘 要：本文围绕PLC在电厂输煤程控系统中的应用展开阐述，首先介绍了输煤的基本流程，接下来针对PLC在输煤程控系统中的应用设计。关键词：PLC技术；输煤流程；电厂输煤程控系统

电厂的输煤系统可以看作是燃煤火力发电厂的后勤保障，只有基于自动化控制的输煤系统的可靠性和稳定性得到了保障，才能确保机组的正常运转，进而实现整个电厂的社会和经济效益。构成电厂输煤程控系统的设备比较多，而且安装的位置也比较分散，因此需要加强各个设备之间的联锁关系，以确保输煤系统运行的安全性和可靠性，本文探讨使用PLC（可编程控制器）为主的输煤程控系统来控制整个输煤的工艺过程。1电厂输煤流程 电厂输煤工艺流程一般按照卸煤流程、上煤流程和配煤流程三个步骤一次进行，电厂输煤系统的工艺流程如下图1所示。卸煤工艺流程是指对于来自电厂之外的煤而言，一般是通过汽车、火车或者轮船等运输工具运输到达，接着利用卸煤设备把煤卸到厂内的储煤站；上煤工艺流程是指利用专用的输煤皮带机把原煤从煤场输送到原煤仓，然后利用碎煤机、筛煤机和电子皮带秤等设备的辅助作用，以完成对筛分和计量等环节的处理，最终达到所期望的使用要求，它是整个电厂输煤系统工艺中非常重要的一个环节；配煤工艺流程是指把通过上煤系统输送过来的煤分配到机组受煤仓中，当然这里的分配要遵循一定的要求和规范。2输煤程控系统中的PLC设计 本文利用PLC实现电厂输煤设备的控制功能，利用上级工业控制计算机（即输煤程控中心）来实现皮带的跑偏监测和设备的状态监测等功能。整个输煤程控系统可以按照三层结构进行控制，即输煤程控中心、现场控制（即PLC控制站）和就地控制结构。因为电厂输煤系统的设备具有联锁性强和安装位置分散等特点，系统设计就按照一个主站和多个远程分站的模式来考虑，利用PLC控制系统对输煤现场的数据进行采集，把现场的输煤设备数据信号连接到相应的远程控制分站，再通过工业通讯以太网，把采集到的现场数据传送给输煤控制中心，即通过冗余的PROFIBUS-DP总线连接到输煤系统的中心控制主站，最后，利用这里的监控计算机对数据进行集中的处理，实现了输煤系统中心主站对所有输煤系统内部的设备和数据的监控和管理。在输煤程控系统中，工业控制计算机即输煤程控中心，是以上位机和下位机的关系，与输煤现场控制PLC进行数据通信的。输煤程控中心实现了对现场设备的皮带跑偏信号和设备状态的实时监测，并能够在输煤程控中心的显示屏上模拟输煤系统的仿真运行画面,从而能够直观地了解输煤设备的运行状态。而输煤现场控制PLC的动作则取决于来自控制开关的输入信号，进而执行相应的程序块任务，然后发送给上一级的工业控制计算机实时的设备工作信息，反过来可以接收到上一级工业控制计算机发送来的控制信号，操纵设备实现一些功能，比如事故停车和报警启动等。由上述的功能介绍可知，实现整个电厂输煤系统的监控功能是基于PLC和程控中心计算机之间的良好配合的。下面介绍PLC的连锁和就地手动补充功能。①基于PLC的联锁控制功能。输煤中的各个工作设备的启动和停止等必须要按照特定的设计步骤进行，即联锁控制。下面以输煤设备的启动和停止联锁过程为例进行介绍，首先对时间间延时进行合理的设置，比如，启动的延时设置为12s，停车的延时应该按照设备具体情况而定，可以是10s和20s等；然后，加入运行中的设备发生了故障，应发出报警并停车,供料方向的设备也会自动停车，后面设备按顺序联锁停车；另外，输煤皮带设置了双向的跑偏开关，加入跑偏15°，会发出敬告，跑偏30°则敬告并停车。②就地手动。就地手动是程控操作方式的一个重要补充，当控制开关设置在比较远的位置时，输煤控制室利用程控操作输煤设备，而当控制开关设置在就地位置时，就只能利用就地手动控制了，此时，没有基于程序的联锁保护。3结语   随着PLC市场价格的逐渐降低，大大刺激了广大用户的需求，许多的工厂采用PLC进行产品生产的控制，而PLC在电厂输煤程控中应用的增长也十分迅速。随着中国经济和控制技术水平的不断发展与提高，这种应用仍将会保持高速度的增长势头。参考文献： [1]张鹏.基于GE-PLC控制的电厂输煤程控系统[J].工程技术,2008,(16).[2]章旋.从苏州华能电厂输煤程控谈电站辅助系统的配置[J].电站辅机,2001,(1).[3]刘错,周海.深入浅出西门子S7-300PLC[M].北京:北京航空抗天大学出版社,2004.[4]张峰,梁燕.PLC程控系统的冗余通信和双机热备[J].电气传动自动化,2007,(29)

第五篇：PLC在输煤程控系统中的应用

PLC在输煤程控系统中的应用

〖摘要〗本文介绍了输煤系统的工作原理和特点，对本系统使用的软、硬件进行了说明，讲述了远距离通讯的网络构成，以及多个三通挡板的使用令系统更具有灵活性和高效率。

〖关键词〗电动三通挡板；自动；热备；通讯 1．前言

为缓解我国电力供应严重不足的现状，许多大容量的火电厂在全国各地纷纷投入建设和使用，因此对煤炭的需求量也就越来越大，对输煤等公用系统的自动化控制要求也就越来越高。

山西某发电厂2×600MW机组自动控制系统由两类控制设备组成：主控部分（包括锅炉、汽机和发电机等）使用的是HONEYWELL公司的DCS控制系统；公用部分（包括输煤、化水和除灰等）使用的是ROCKWELL公司生产的Contrologix5000系列PLC系统，上位软件使用的是iFix3.5，并且数据通过以太网与DCS系统连接，使得本系统即可以在输煤程控上位机上操作，又可以在DCS上操作。

输煤系统的主要功能是把通过火车和汽车等交通工具运送到火车卸煤沟和汽车卸煤沟的煤炭，通过一系列运送设备运达原煤仓的过程。

由于该电厂发电机组容量大，并且是两台机组公用一套输煤系统，对煤炭的需求量非常大，为了避免一条上煤通路成为瓶颈，耽误正常生产，设计了两条上煤通路，一路运行，一路备用，也可以两条通路同时运行，分别向两个不同的目的地运煤。2．控制设备

本套输煤系统的控制对象有：皮带机21条（其中5#甲和7#甲皮带可双向运行），斗轮堆取料机2台，滚轴筛2台，环式碎煤机2台，清水泵2台，振动器30台，刮水器2台，电动三通挡板16台，入炉煤取样器2台，除尘器15台，叶轮给煤机6台，盘式电磁除铁器2台，带式电磁除铁器8台，皮带采样装置2台，卸料车2台，共计114台设备。

程控系统所有的输入、输出信号均通过继电器隔离，以提高系统的抗干扰能力并保护PLC模块以避免大电流信号的进入而损毁。

本套输煤系统采用了16个电动三通挡板，为的是使系统组合更加灵活多样。当有设备出现故障需要检修时，可以通过使用其他设备，调整三通挡板的通路绕过故障设备继续上煤，使整个系统不至于因某一个或几个设备的故障造成瘫痪。3．设备的控制方式

设备的控制方式有以下几种：

1）实验方式：即手动操作方式。这种方式是在上位机上对单个设备进行开、关，启、停的操作，设备间的联锁关系已经被解除了，不存在联跳功能，因此这种方式下不能带负载运行。2）集中联锁手动：此方式是对要启动的流程中的设备按逆煤流方向一对一的启动，按顺煤流方向一对一停机，要求设备启动前须先将三通挡板启动到位，设备的保护动作处理均同自动控制方式。

3）自动方式：按照预先设定的流程启动或停止相关的设备，是一种正常运行方式，要求现场设备必须处于正常状态。

自动方式为系统的最佳控制方式，在此方式下，设备的空载运行时间最短，操作员的操作步骤最少。

4）就地方式：在就地操作箱上把手自动选择按钮打在就地位置，从操作箱上发出启停或开关命令，实现对现场设备的操控。在此种方式下，PLC就失去了控制此设备的功能了。

输煤系统主要有8种流程可供选择，分别是： a)汽车卸煤沟→1号煤场； b)汽车卸煤沟→2号煤场； c)火车卸煤沟→1号煤场； d)火车卸煤沟→2号煤场； e)汽车卸煤沟→主厂房煤仓间； f)火车卸煤沟→主厂房煤仓间； g)1号煤场→主厂房煤仓间； h)2号煤场→主厂房煤仓间；

在上位画面上有选择流程的分画面，通过这些画面实现流程和设备的选用。4．输煤程控系统方案的设计与实施 1）硬件系统（参见下图）a）上位机系统

本系统配置两台上位机，都可作为操作员站，其中一台兼作工程师站，且两台工控机可互为备用。上位机使用屏蔽双绞线同以太网交换机相连，通过以太网模块同PLC主机进行通讯。所有的数据显示和操作都可以在上位机上完成，并且还有报警，历史趋势和报表功能，给操作人员提供最完备的使用环境。b）控制系统

本系统使用了两台型号是1756-L55M13的CPU，内存1.5M。两个CPU分别安装在两个机架上，互为热备用，先上电的CPU为主。为了避免同时失电，两个机架的电源分别取自厂用电和UPS电源。两个CPU中的程序完全一样，采集信息、处理程序、发出命令由主CPU完成，备用CPU在实时跟踪主CPU工作。一旦主CPU失电或者通讯中断，备用CPU将代替主CPU继续完成工作。

主机通过以太网同PC机相连进行数据交换，其下面带的3个本地I/O机架通过ControlNet网与主站相连（ControlNet网为冗余配置），由CPU通过判断采集的输入信号，经过预先编制好的程序进行运算处理后，再通过输出模块发出命令，来达到控制的目的。c）远程系统

本系统设置了一个I/O远程站，通过多模光缆与主站的I/O机架相连。这种应用方式极大地减少了控制电缆的数量和长度，减少了因电缆过长而引起的接地或接线不良等故障，也减少了费用的投入。另外采用光缆连接远程站的通讯方式，使得通讯距离比应用同轴电缆通讯长了很多，并且消除了电压、电流的干扰，提高了数据传输的品质。d）同其他系统的通讯

同DCS系统采用以太网通讯，使用光缆连接两台交换机，DCS就可以很容易地直接从PLC主机中读取所需要的数据了。

同斗轮机系统和轨道衡系统通讯也是采用了光缆连接两台交换机的方式，由于输煤系统本身设备比较分散，距离又比较远（输煤主控室距离轨道衡控制室的距离超过了3公里），使用普通电缆或多模光缆不加中继器根本无法达到要求，而使用单模光缆就简单了，不加中继器的最远通讯距离可达到几十公里。e）工业电视系统

共有4台工业电视放置于前排的工业电视屏上，通过摄像镜头把相应设备的运行情况和事故情况显示在屏幕上，并可通过计算机进行记录存储，以便日后随时可以调出想要察看的那段时间的画面记录情况，分析事故原因。四台工业电视通过屏幕分割技术最多可同时显示16幅画面，通过选择按钮，把画面调整到自己想要观察的地方进行监测。2）软件配置 a）上位机监控软件

本系统的上位监控软件选用的是Intellution公司的iFix3.5作为开发平台，利用该软件的变量存档编辑器和水晶报表设计器，可以很方便地为运行用户过程数据生成用户档案并生成报表。利用ODBC功能，把所有设备的报警和人员的操作都记录下来，通过声音通知操作人员，以便使操作人员能够立即进行处理，并给日后事故原因的分析创造有利条件。b）PLC控制软件

PLC控制软件采用ROCKWELL公司的RSLogix5000编程软件、RS-LINX通讯驱动软件和RSNetWorx组态软件作为编程调试软件的开发平台。既可以使用梯形图编程方式，又有IEC的编程方法，给了编程者更大的自由度。这种软件的优点是有强大的功能块系统，针对不同功能都有一种功能块儿与之相对应，编程简便、灵活。5．系统控制

自动启动时，按照逆煤流方向顺序启动设备；自动停机时，按照顺煤流方向延时停止设备；当某一设备出现事故跳闸时，由故障设备开始进行逆煤流跳闸（除铁器、电子皮带秤、取样器不参与跳闸）。并且本系统允许有多个流程在运行中，但不允许同时操作两个及以上流程启动或停机。当有两条流程在运行时，如果其中一条流程的某一设备出现故障造成此流程设备联跳时，不能影响另一条正在正常工作的流程。具体设备的位置和流程顺序参看“系统总貌”图：

在系统投入自动启动前，需要进行流程选择。如果两个流程同时选择了一个设备，则会发出报警。

流程选择需要通过上位机流程选择画面进行，在本次输煤程控项目中，我们总共设置了8个流程选择分画面.每一个流程选择分画面都设置了一个全选甲带键和一个全选乙带键，一旦按下全选甲带键，这个流程内的所有甲带就都变成深蓝颜色，表示被选中。

另外每一条皮带自身也有一个选择键，利用此键可以把有故障的皮带退出流程，选择另一侧的皮带来替代它，这样就可以做到甲、乙侧设备交叉使用。在设备选择完成后，按下确认键后就可以知道所选的通路是否正确，如果正确，则可以继续下一步操作，否则需要重新进行选择。当此流程使用完毕后，使用清流程键把这个流程清除，以免在另外的流程中使用相同设备时出现错误。

若所选流程为有效流程，则由语音提示下一步的“预启”操作。此操作发出后，三通挡板打到所选通路，滚轴筛（如果在流程内）、碎煤机（如果在流程内）运行。如在30秒预启过程中挡板正常启动到位，则发出“允许启动”语音提示，此时可以进行“程启”操作。选择“程启”后沿线设备从末端皮带机按所选流程逆煤流方向延时启动各设备直到煤源。当上煤结束时，立即进行“程停”操作。在多流程同时运行时要先选择煤源再进行“程停”操作，程停操作根据所选流程从煤源设备开始顺煤流方向逐台按预定的延迟时间顺序停止各设备直到最末一台设备。延迟时间是为保证每台运行设备上的煤走完后该设备才停机。

在自动运行中，某一设备出现故障或事故时,如皮带撕裂、拉绳，持续2秒以上的重跑偏、打滑或堵煤时，立即停止该皮带，同时联跳逆煤流方向的所有设备。但故障点下游设备保持原工作状态不变。待故障解除后，先进行“复位”操作，再重新进行“预启”操作，从故障点向上游重新延时启动设备；也可在故障未解除时，执行“程停”操作，从故障点下游开始顺煤流方向逐台按预定的延迟时间顺序停止各设备直到最末。碎煤机和滚轴筛除本身事故外延时30秒后停机。当按“紧急停机”按纽（操作台上和上位机都有此开关）全线运行设备立即停止运行，碎煤机和滚轴筛延时30秒后停机。1）皮带机的控制

无论是手动还是自动启动皮带机前，都要先响警铃20秒，通知在皮带周围的人员尽快远离，以免发生事故。皮带机是输煤系统的主要运输设备，因此对它的保护和要求也就相应的多了一些。在皮带机两侧设事故拉线开关，巡检人员发现皮带及其附近设备有异常情况时，可直接拉事故拉线，使皮带停止。

皮带重跑偏、纵向撕裂、打滑、管道堵煤等信号都直接进入了PLC，一旦其中某一个事故出现时，都要使皮带机立即停止。但是为了避免由于这些事故的假信号影响正常上煤，还设置了一些屏蔽这些信号的键，当操作人员能够确认某个信号为误动作时，就可以使用屏蔽键令这个信号不起作用，等信号处理好后，要马上恢复此信号的功能，以免造成更大的损失。参看“一号甲皮带控制状态”图，本设备的所有控制和状态都可以在这一幅图中显示出来。

本系统对每个设备都设置了一个“检修”键，当现场设备需要检修时,在上位机中设定此设备为“检修”状态，则PLC控制程序禁止此设备运行。2）电动三通挡板的控制

为了使上煤系统更加灵活，设置了16个电动三通挡板，并且要求其参与系统联锁，且能就地、程控操作。在自动工作状态下，当按下预启动键时，三通挡板根据选定的在其前后两条皮带的位置，自动完成通甲路或通乙路的动作（例如现在选中的是1#甲皮带和2#乙皮带，按下预启动键后，1#三通挡板就自动打在了通乙路的位置上），为下一步的程启做好准备。

但是由于种种原因，甲、乙路到位信号有可能在使用过一段时间后失灵，因此就又增加了甲路通到位和乙路通到位的假信号，在到位信号失灵后替代实际信号工作。

为了避免由于误操作而引起上煤中断，在已经运行的流程中对所有三通挡板操作无效（闭锁操作）。3）除尘器

系统设置了15个除尘器，自动时，在预启动时启动，但在启动皮带时不判断除尘器是否运行。联锁手动时与所在带式输送机联动，在启动皮带前先输出启动除尘器信号，但不论除尘器启动与否，都继续向下启动皮带机。除尘器自身故障不连跳主设备。

4）除铁器

系统共有2个盘式除铁器和8个带式除铁器，自动时，在预启动时启动，但在启动皮带时不判断除尘器是否运行。联锁手动时与所在带式输送机联动，在启动皮带前先输出启动除铁器信号，但不论除铁器启动与否，都继续向下启动皮带机。除铁器自身故障不连跳主设备。5）振动器

本系统共有30个振动器。它的功能是在出现堵煤的情况自动振打，或每隔20分钟自动振打10秒，也可切换到手动方式，由操作人员手动随时启停。6）皮带秤

皮带秤输出的脉冲累加点用于计算累计上煤量。7）叶轮给煤机

叶轮给煤机利用行走和拨动功能把在火车、汽车卸煤沟中的煤炭运送到皮带上。自动工作状态下，给煤机启动和停止取决于在它后面的皮带的动作，而给煤机的前进和后退，则需要操作人员根据现场的实际情况进行手动操作。参见“一号叶轮给煤机控制状态”画面。8）斗轮机

两个斗轮机分别在两个煤厂，负责煤厂煤炭的堆取工作。在机组使用煤炭量较少时，利用斗轮机的堆料功能，配合5#甲、7#甲皮带正转，把卸煤沟的煤炭存储在煤厂中；当锅炉使用大量煤炭时，利用斗轮机的取料功能，配合5#甲、7#甲皮带反转，把存储在煤厂中的煤炭运往原煤仓。9）滚轴筛

滚轴筛位于8#皮带和9#皮带之间，其作用是把煤炭进行筛分，筛下物直接落到9#皮带运往原煤仓，筛上物通过11#皮带和碎煤机进行破碎后返回煤厂。当滚轴筛出现故障时，煤炭直接从8#皮带落在9#皮带上运往原煤仓，可保证原料的供应不会因为滚轴筛的故障而停止。10）卸料小车

卸料小车共有两个，10#甲带和10#乙带上面各一个，可在皮带上行走。其功能是把10#皮带上的煤炭卸到原煤仓中。

原煤仓共有12个，1~6#原煤仓给1#机组提供燃料，7~12#原煤仓给2#机组提供燃料，6#仓与7#仓之间有一段距离，其它仓都是并在一起的。原煤仓上装有12个位置开关，可标识小车处于哪一个原煤仓上。

卸料小车上面有三个挡板，可以使小车处于卸料/直通状态。初始位置为直通状态，当开始卸料时，两侧的挡板打开，位于皮带上的挡板关闭，煤炭从皮带两侧落入选定的原煤仓；当小车经过6#仓与7#仓之间时，为了避免煤炭撒落到外面，两侧的挡板关闭，皮带上的挡板打开，此时小车处于直通位置，煤炭经过小车后依然还落在皮带上，最终进入12#原煤仓中。

小车有两种卸料方式，定点/连续方式。定点方式是小车走到选定的原煤仓后，停止不动向原煤仓内卸料；连续方式是小车在选定的原煤仓上来回行走，把煤炭均匀地卸到原煤仓中。配煤方式分为自动配煤、手动配煤和就地配煤三种方式。

在自动配煤方式下，当输煤系统发出“程启”操作后，配煤皮带（10号甲、乙）即先运行。当配煤皮带出现运行信号后，首先按照煤仓的顺序进行检测，从第一仓开始进行顺序配煤，将所有煤仓配至高煤位。此时如果某些仓不使用，则需要把这些仓置于停用状态，这样在轮到这个仓配煤的时候，就会把它跳过去，继续为下一个仓配煤。当所有仓都处于高煤位时，配煤就完成了。

手动配煤是由操作人员根据现场的煤位和卸料小车的信号，在上位机上手动操作小车的运行/停止，卸料/直通，定点/连续等功能，完成原煤仓的配煤工作。

就地配煤是在现场由操作人员根据实际情况，操作小车的运行/停止，卸料/直通，定点/连续等功能，完成原煤仓的配煤工作。6．结束语

这套系统目前已经运行了半年时间了，根据实际的运行情况证明：整个系统安全可靠，稳定性高，控制灵活性强。随着计算机和PLC技术的提高，输煤系统的自动化水平也在不断提高，目前已经做到了把相对分散的各个设备统一集中到一起控制的情况，几乎涵盖了全部的设备，这其中大部分设备可以自动顺序启/停，个别设备只能够上位机手动操作，表明了目前自动化水平的提高。相信随着我国电力工业的发展和计算机、PLC硬件及软件水平的不断提高，程序控制作为输煤系统的主要控制方式，在火力发电厂将得到更加广泛的应用。